RU217174U1

RU217174U1 - Spherical module

Info

Publication number: RU217174U1
Application number: RU2023102428U
Authority: RU
Inventors: Андрей Владимирович Коротич
Filing date: 2023-02-03
Publication date: 2023-03-21

Abstract

Полезная модель относится к области строительства, а именно к сферическим конструктивным модулям, используемым в качестве сферических купольных покрытий, оболочек резервуаров/газгольдеров, а также полносборных жилых блоков поселений на труднодоступных территориях и в зонах экстремальных природно-климатических условий, в т.ч. сферических жилых отсеков орбитальных космических многомодульных станций. Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является упрощение изготовления элементов и снижение трудоемкости монтажа оболочки модуля сферического путем уменьшения числа стыкующихся в вершинах сферических отсеков с одновременным увеличением количества их боковых сторон, а также увеличения общего количества отсеков, составляющих полную сферическую оболочку, с одновременным уменьшением их габаритов и изгиба (искривления). Данный технический результат достигается тем, что в модуле сферическом, образованном многоугольными элементами сферической оболочки, состыкованными по дугообразным контурным кромкам, очерченным участками геодезических линий, элементы выполнены в виде одинаковых правильных пятиугольных сферических отсеков и размещенных между ними одинаковых неправильных пятиугольных сферических отсеков; при этом каждый правильный пятиугольный сферический отсек состыкован по целым сторонам с окружающими его пятью неправильными пятиугольными сферическими отсеками; во всех угловых вершинах модуля состыкованы по три сферических отсека, а полную сферическую оболочку модуля составляют двенадцать правильных пятиугольных сферических отсеков и шестьдесят неправильных пятиугольных сферических отсеков.

The utility model relates to the field of construction, namely to spherical structural modules used as spherical dome covers, shells of tanks / gas holders, as well as prefabricated residential blocks of settlements in hard-to-reach areas and in areas of extreme natural and climatic conditions, incl. spherical residential compartments of orbital space multi-module stations. The technical result provided by the above set of features is to simplify the manufacture of elements and reduce the laboriousness of mounting the spherical module shell by reducing the number of spherical compartments joined at the tops with a simultaneous increase in the number of their sides, as well as increasing the total number of compartments that make up a complete spherical shell, with a simultaneous decrease their dimensions and bending (curvature). This technical result is achieved by the fact that in a spherical module formed by polygonal elements of a spherical shell, joined along arcuate contour edges outlined by sections of geodesic lines, the elements are made in the form of identical regular pentagonal spherical compartments and identical irregular pentagonal spherical compartments placed between them; at the same time, each regular pentagonal spherical compartment is docked along the entire sides with five irregular pentagonal spherical compartments surrounding it; three spherical compartments are docked at all corner vertices of the module, and the complete spherical shell of the module consists of twelve regular pentagonal spherical compartments and sixty irregular pentagonal spherical compartments.

Description

Настоящая полезная модель относится к области строительства, а именно к сферическим конструктивным модулям, используемым в качестве сферических купольных покрытий, оболочек резервуаров/газгольдеров, а также полносборных жилых блоков поселений на труднодоступных территориях и в зонах экстремальных природно-климатических условий, в т.ч. сферических жилых отсеков орбитальных космических многомодульных станций.This utility model relates to the field of construction, namely to spherical structural modules used as spherical dome coatings, shells of tanks / gas holders, as well as prefabricated residential blocks of settlements in hard-to-reach areas and in areas of extreme natural and climatic conditions, incl. spherical residential compartments of orbital space multi-module stations.

Из существующего перечня аналогичных технических решений известна сферическая оболочка газгольдера, составленная из однотипных линзовидных сферических листовых сегментов, имеющих дополнительное подразделение по длине и состыкованных по меридианам сферы с образованием двух противолежащих вершин-полюсов на ее поверхности (Архитектура промышленных предприятий, зданий и сооружений: справочник проектировщика / В.А. Дроздов, Л.Ф. Гольденгерш, Е.С. Матвеев и др.; под общ. ред. Кима Н.Н. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1990. - с. 617, рис. 32.15).From the existing list of similar technical solutions, a spherical shell of a gas tank is known, composed of the same type of lenticular spherical sheet segments, having an additional subdivision along the length and docked along the meridians of the sphere with the formation of two opposite vertices-poles on its surface (Architecture of industrial enterprises, buildings and structures: a designer's guide / V. A. Drozdov, L. F. Goldengersh, E. S. Matveev, etc., under the general editorship of N. N. Kim - 2nd ed., revised and additional - M .: Stroyizdat, 1990. - p. 617, Fig. 32.15).

Недостатком данного технического решения, препятствующим получению технического результата, который обеспечивается полезной моделью, является сложный раскрой составных линзовидных сферических элементов, а также значительная трудоемкость точного соединения многочисленных вершин составляющих элементов в двух вершинах-полюсах сферической оболочки.The disadvantage of this technical solution, which hinders the achievement of the technical result provided by the utility model, is the complex cutting of composite lenticular spherical elements, as well as the significant laboriousness of the precise connection of numerous vertices of the constituent elements in two vertices-poles of the spherical shell.

Известна сферическая оболочка газгольдера, составленная из разновеликих четырехугольных листовых полос, продольные кромки которых ориентированы по ее меридианам (Костов К. Архитектура инженерных сооружений и промышленного интерьера. - М.: Стройиздат, 1983. - с. 131, рис. 4.46-б).A spherical shell of a gas tank is known, composed of different-sized quadrangular sheet strips, the longitudinal edges of which are oriented along its meridians (Kostov K. Architecture of engineering structures and industrial interior. - M .: Stroyizdat, 1983. - p. 131, Fig. 4.46-b).

Недостатком данного технического решения, препятствующим получению технического результата, который обеспечивается полезной моделью, являются разнотипность и сложный раскрой составляющих оболочку четырехугольных полос, а, следовательно, значительная трудоемкость ее изготовления и монтажа.The disadvantage of this technical solution, which prevents obtaining the technical result provided by the utility model, is the diversity and complex cutting of the quadrangular strips that make up the shell, and, consequently, the significant laboriousness of its manufacture and installation.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели является модуль сферический с равноэлементной разбивкой, где полную сферическую оболочку составляют 60 одинаковых четырехугольных отсеков, состыкованных по кромкам так, что в угловых вершинах модуля сходится по три и пять смежных отсеков (патент РФ №204605, Модуль сферический, МКИ Е04В 1/00, 2021).The closest in technical essence to the claimed utility model is a spherical module with an equal-element breakdown, where a full spherical shell consists of 60 identical quadrangular compartments joined along the edges so that three and five adjacent compartments converge at the corner vertices of the module (RF patent No. 204605, Module spherical, MKI E04V 1/00, 2021).

Недостатком данного технического решения, препятствующим получению технического результата, который обеспечивается полезной моделью, является увеличенное количество сферических элементов, сходящихся в вершинах, а также значительные габариты элементов при большом диаметре сферической оболочки, а, следовательно, их большой изгиб (искривление), что в итоге обусловливает совокупную трудоемкость изготовления элементов и монтажа оболочки.The disadvantage of this technical solution, which prevents obtaining the technical result provided by the utility model, is an increased number of spherical elements converging at the vertices, as well as significant dimensions of the elements with a large diameter of the spherical shell, and, consequently, their large bend (curvature), which ultimately determines the total complexity of manufacturing elements and installation of the shell.

Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является упрощение изготовления элементов и снижение трудоемкости монтажа оболочки модуля сферического.The task to be solved by the claimed utility model is to simplify the manufacture of elements and reduce the laboriousness of mounting the shell of a spherical module.

Данная задача решается за счет того, что в модуле сферическом, образованном многоугольными элементами сферической оболочки, состыкованными по дугообразным контурным кромкам, очерченным участками геодезических линий, элементы выполнены в виде одинаковых правильных пятиугольных сферических отсеков и размещенных между ними одинаковых неправильных пятиугольных сферических отсеков; при этом каждый правильный пятиугольный сферический отсек состыкован по целым сторонам с окружающими его пятью неправильными пятиугольными сферическими отсеками; во всех угловых вершинах модуля состыкованы по три сферических отсека, а полную сферическую оболочку модуля составляют двенадцать правильных пятиугольных сферических отсеков и шестьдесят неправильных пятиугольных сферических отсеков.This problem is solved due to the fact that in a spherical module formed by polygonal elements of a spherical shell, joined along arcuate contour edges, outlined by sections of geodesic lines, the elements are made in the form of identical regular pentagonal spherical compartments and identical irregular pentagonal spherical compartments placed between them; at the same time, each regular pentagonal spherical compartment is docked on whole sides with five irregular pentagonal spherical compartments surrounding it; three spherical compartments are docked at all corner vertices of the module, and the complete spherical shell of the module consists of twelve regular pentagonal spherical compartments and sixty irregular pentagonal spherical compartments.

В модуле сферическом у каждого из неправильных пятиугольных сферических отсеков две несмежные кромки могут быть выполнены равными.In the spherical module, for each of the irregular pentagonal spherical compartments, two non-adjacent edges can be made equal.

В модуле сферическом у каждого из неправильных пятиугольных сферических отсеков две смежные кромки могут быть выполнены равными.In the spherical module, for each of the irregular pentagonal spherical compartments, two adjacent edges can be made equal.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является упрощение изготовления элементов и снижение трудоемкости монтажа оболочки модуля сферического путем уменьшения числа стыкующихся в вершинах сферических отсеков с одновременным увеличением количества их боковых сторон, а также увеличения общего количества отсеков, составляющих полную сферическую оболочку, с одновременным уменьшением их габаритов и изгиба (искривления).The technical result provided by the above set of features is to simplify the manufacture of elements and reduce the laboriousness of mounting the spherical module shell by reducing the number of spherical compartments joined at the tops with a simultaneous increase in the number of their sides, as well as increasing the total number of compartments that make up a complete spherical shell, with a simultaneous decrease their dimensions and bending (curvature).

Сущность полезной модели поясняется чертежом.The essence of the utility model is illustrated by the drawing.

На фиг. 1-3 изображен общий вид модуля сферического (три варианта с различной топологией сферической разбивки и пропорционально-метрическими параметрами составляющих сферических отсеков).In FIG. 1-3 shows a general view of the spherical module (three options with different topology of the spherical breakdown and proportional-metric parameters of the constituent spherical compartments).

Модуль сферический образован многоугольными элементами сферической оболочки, состыкованными по дугообразным контурным кромкам, очерченным участками геодезических линий. Элементы выполнены в виде одинаковых правильных пятиугольных сферических отсеков 1 и размещенных между ними одинаковых неправильных пятиугольных сферических отсеков 2; при этом каждый правильный пятиугольный сферический отсек 1 состыкован по целым сторонам с окружающими его пятью неправильными пятиугольными сферическими отсеками 2. Во всех угловых вершинах модуля состыкованы по три сферических отсека, а полную сферическую оболочку модуля составляют двенадцать правильных пятиугольных сферических отсеков 1 и шестьдесят неправильных пятиугольных сферических отсеков 2.The spherical module is formed by polygonal elements of a spherical shell joined along arcuate contour edges outlined by sections of geodesic lines. The elements are made in the form of the same regular pentagonal spherical compartments 1 and placed between them the same irregular pentagonal spherical compartments 2; at the same time, each regular pentagonal spherical compartment 1 is docked on whole sides with five irregular pentagonal spherical compartments 2 surrounding it. Three spherical compartments are docked at all corner vertices of the module, and the full spherical shell of the module consists of twelve regular pentagonal spherical compartments 1 and sixty irregular pentagonal spherical compartments compartments 2.

В модуле сферическом у каждого из неправильных пятиугольных сферических отсеков 2 две несмежные кромки 3 могут быть выполнены равными.In the spherical module, each of the irregular pentagonal spherical compartments 2 has two nonadjacent edges 3 that can be made equal.

В модуле сферическом у каждого из неправильных пятиугольных сферических отсеков 2 две смежные кромки 4 могут быть выполнены равными.In the spherical module, each of the irregular pentagonal spherical compartments 2 has two adjacent edges 4 that can be made equal.

Заявляемая разбивка полной оболочки сферического модуля образована 72 сферическими отсеками, а не 60, как у прототипа, что обусловливает их меньшие габариты в пределах поверхности сферы, а, следовательно, меньший изгиб (искривление). Это, в свою очередь, упрощает процесс и снижает трудоемкость изготовления сферических отсеков, например, путем горячего или холодного прессования. Также снижению трудоемкости изготовления оболочки сферического модуля способствует компоновочное свойство заявленной разбивки, когда во всех ее вершинах стыкуется лишь по три сборных отсека, а не по пять, как у прототипа.The inventive breakdown of the full shell of the spherical module is formed by 72 spherical compartments, and not 60, as in the prototype, which leads to their smaller dimensions within the surface of the sphere, and, consequently, less bending (curvature). This, in turn, simplifies the process and reduces the complexity of manufacturing spherical compartments, for example, by hot or cold pressing. Also, reducing the complexity of manufacturing the shell of a spherical module contributes to the layout property of the claimed layout, when all its vertices are joined only by three prefabricated compartments, and not by five, as in the prototype.

Сферическая оболочка заявляемого модуля выполняется, например, из многослойных композитных материалов с внутренним напененным изолирующим утеплителем. Возможно изготовление сборной оболочки модуля из горячеформованных металлических листовых элементов с последующим соединением их по контурным дугам сваркой.The spherical shell of the proposed module is made, for example, of multilayer composite materials with an internal foamed insulating insulation. It is possible to manufacture a prefabricated module shell from hot-formed metal sheet elements with their subsequent connection along the contour arcs by welding.

Сферические модули могут в совокупности образовывать объемные составные объекты различной пространственной конфигурации, последовательно присоединяясь друг к другу известными способами. При этом полносборная конструкция модуля сферического может обеспечивать его полностью автономное, изолированное жизнеобеспечение в качестве объемного компонента составной структуры.The spherical modules can together form three-dimensional composite objects of various spatial configurations, sequentially joining each other by known methods. At the same time, the fully assembled design of the spherical module can provide its completely autonomous, isolated life support as a three-dimensional component of the composite structure.

Claims

1. A spherical module formed by polygonal elements of a spherical shell joined along arcuate contour edges outlined by sections of geodesic lines, characterized in that the elements are made in the form of identical regular pentagonal spherical compartments and identical irregular pentagonal spherical compartments placed between them; at the same time, each regular pentagonal spherical compartment is docked on whole sides with five irregular pentagonal spherical compartments surrounding it; three spherical compartments are docked at all corner vertices of the module, and the complete spherical shell of the module consists of twelve regular pentagonal spherical compartments and sixty irregular pentagonal spherical compartments.

2. The spherical module according to claim 1, characterized in that each of the irregular pentagonal spherical compartments has two nonadjacent edges made equal.

3. The spherical module according to claim 1, characterized in that each of the irregular pentagonal spherical compartments has two adjacent edges equal.